Proiect Foraj Licenta Bun

download Proiect Foraj Licenta Bun

of 78

Transcript of Proiect Foraj Licenta Bun

UNIVERSITATEA PETROL - GAZE DIN PLOIETIFACULTATEA: INGINERIA PETROLULUI I GAZELORSPECIALITATEA: FORAJ EXTRACIE

PROIECT DE DIPLOM

NDRUMTOR PROIECT:Conf. Dr. Ing: SERBAN NICOLESCU

ABSOLVENTPOPESCU EDUARD-ROBERTIN

PLOIESTI 2013CAPITOLUL 1

GEOLOGIA STRUCTURII

1.1 SITUAREA GEOGRAFIC

Structura Runcu-Butenari este situat pe rama nordic a Depresiunii Precarpatice, n zona de contact a depozitelor oligocene din unitatea medio-marginal a fliului carpatic cu formaiunile mio-pliocene din Depresiunea Precarpatic, la sud de falia Cmpina, n lungul creia se presupune c pintenul de Homorciu de la nord, ncalec peste pintenul de Vleni.n alctuirea structurii iau parte formaiuni geologice aparinnd oligocenului, miocenului i pliocenului.Din punct de vedere tectonic structura este format din dou elemente majore, dezvoltate sub form de cute-solzi, Butenari la nord i Runcu la sud; separate ntre ele de un sinclinal, umplut cu depozite miocene.Cele dou cute oligocene i miocene se afund de la est ctre vest i sunt acoperite discordant de meoian i ponian care se ridic n trepte de la sud ctre nord.Prin lucrrile de foraj executate la sondele de mare adncime s-a confirmat c depozitele oligocene din cuprinsul structurii Runcu-Butenari, au o tectonic destul de complicat, sub form de solzi, strns cutai, care se suprapun tectonic de la nord ctre sud i, n acelai timp au pus n eviden existena unei acumulri de hidrocarburi n depozitele oligocene ale solzului Runcu II.

1.2 STRATIGRAFIA I TECTONICA

Din punct de vedere geologic structura Runcu face parte integrant din anticlinalul major Mislea-Runcu-Butenari, ce reprezint cel mai nordic aliniament al zonei cutelor diapiredin Muntenia.Lucrrile executate n blocul VII au deschis o succesiune lito-stratigrafic alctuit din depozite oligocene, helveiene i pliocene.Sondele spate n zon, au pus n eviden o succesiune stratigrafic alctuit din pliocen, aezat transgresiv peste miocenul cu sare, sub care oligocenul se prezint n faciesul gresiei de Kliwa i al straturilor de Podul Morii.n cele ce urmeaz vor fi descrise principalele caractere lito-faciale ale depozitelor ce vor fi ntlnite n sonda proiectat.

PONIANUL - (0-225m). Se dezvolt n facies predominant marnos, pe alocuri slab nisipos, fiind constituit din marne i marne argiloase, slab nisipoase i marne nisipoase. MEOIANUL - (225-530m). Cu o grosime de circa 300m; n partea superioar este alctuit din marne slab nisipoase cu rare i subiri intercalaii de nisipuri, iar n partea inferioar, dat fiind caracterul transgresiv, predomin nisipurile i gresiile marnoase i calcaroase, cu intercalaii de marne nisipoase. HELVEIANUL - (530-775m). Cu o grosime de circa 610m, acoper discordant solzul I de Oligocen, dezvoltndu-se ntr-un facies predominant marnos, n care apar i gresii slab consolidate ce alterneaz cu nisipuri, argile i gipsuri. SAREA. Acoper primul solz de Oligocen pe intervalul 1750-1950m, fiind constituit din sare alb, grunoas, cu impuriti de argil slab nisipoas. Lipsete din acoperiul solzului II de Oligocen, n continuare se regsete pe intervalul 3250-3400m n acoperiul solzului IV. OLIGOCENUL (775-2510) care aparine pintenului de Vleni, a fost separat, pe baza criteriilor litologice n trei orizonturi:1. Orizontul gresiei de Kliwa inferioar.2. Orizontul straturilor de Podul Morii.3. Orizontul gresiei de Kliwa superioar.

ORIZONTUL GRESIEI DE KLIWA SUPERIOAR prezent n solzul I pe intervalul 1300-2180m=880m, n solzul II pe intervalul 2300-2540m=240m, pe intervalul 2760-3020m=260m n solzul III i 3400-3950m=550m n solzul IV.

ORIZONTUL STRATELOR DE PODUL MORII se regsete succesiv pe intervalele: 2180-2300m=120m n solzul I, 2540-2730=190m i 3020-3250=230m n solzul III i s-ar putea s fie ntlnit n partea pn la 3950 n solzul IV.Din punct de vedere litologic este preponderent pelitic, fiind alctuit din marne cenuii cu intercalaii de gresii micafere, calcare subiri i gresii tufacee.

ORIZONTUL GRESIEI DE KLIWA INFERIOAR litologic este alctuit din gresii silicioase cu bobul fin, discordnd cu straturi cu intercalaii de isturi disolidice.Sonda se va opri din foraj la adncimea de 2500m.

1.3 DIFICULTI N FORAJ

DIFICULTI MAJORE PE STRUCTUR

n Levantin i Dacian au loc pierderi ale fluidului de foraj n partea superioar a acestor etaje.Pentru prevenirea i remedierea acestor dificulti, se utilizeaz un fluid de foraj uor, cu filtrat redus n dreptul zonelor exploatabile.n Ponian au loc strngeri de gaur, tendine de manonare sau prinderii a garniturii de foraj.Pentru combatere se utilizeaz n general fluide de foraj tratate n mod special, pentru evitarea umflrii marnelor.Tot n ponian se menioneaz gazeificri ale fluidului de foraj.Se recomand ngreuierea fluidelor de foraj sau folosirea fluidelor tip inhibitiv cu humat de calciu, cu greuti specifice mari i stabile la temperaturi ridicate, precum i folosirea unor burlane supradimensionate n grosime.De asemenea, n ponian se ntlnesc i tendine naturale de deviere a gurii de sond, pentru combaterea crora se folosesc ansambluri de fund cu stabilizatori.n Meoian se menioneaz pierderi ale fluidului de foraj, mai ales n cazul zcmintelor de mic adncime, depletate.Pentru combaterea acestor dificulti, se utilizeaz fluide de foraj uoare, cu filtrate reduse sau emulsie invers, precum i materiale de blocare.Variaiile mari de facies, n special tendinele de marnizare ntlnite n meoian, ca i nclinrile mari ale straturilor, conduc la strngeri de gaur.n Sarmaian s-au ntlnit gradieni de presiune diferii, frecvente manifestri de ape srate i gazeificri.Este necesar folosirea fluidelor de foraj cu greutate specific ridicat i tratate pentru evitarea blocrii straturilor productive.Tot n sarmaian au loc strngeri de gaur n zonele de marnizare, datorit variaiilor de facies.n Tortonian cu sare, se produc strngeri de gaur, drmri ale pereilor gurii de sond i contaminarea fluidului de foraj, ceea ce impune folosirea fluidelor de foraj suprasaturate, cu greuti specifice ridicate, eventual emulsie invers.n Helveian se ntlnesc frecvente variaii ale gradientului de presiune i temperatur i, se recomand folosirea unor fluide de foraj cu greuti specifice mari sau tratate n vederea evitrii blocrii straturilor productive.Datorit variaiilor de facies (marnizrilor) au loc strngeri de gaur i tendine de prindere a garniturii de foraj.Tot in helveian se pot produce pierderi ale fluidelor de foraj.n Oligocen la adncimi mici i medii se produc strngeri de gaur n funcie de nclinrile straturilor i se utilizeaz un fluid de foraj tratat, cu filtrat redus sau fluide de foraj tip emulsie invers.La adncimi mari, apar dificulti datorit gradienilor mari de presiune i temperatur i aceasta impune folosirea de fluide tip emulsie invers, cu greuti specifice mari.n oligocen, se mai ntlnesc i manifestri de ape srate, precum i uoare gazeificri.

EVALUAREA INFORMAIILOR PRIVIND DIFICULTILE N FORAJ

Din evaluarea informaiilor privind dificultile ntlnite la sondele de corelare, rezult urmtoarele concluzii referitoare la prevenirea lor n timpul forajului: izolarea srii i breciei srii imediat dup traversarea acesteia; reducerea fenomenelor de instabilitate chimic i mecanic, frecvent ntlnite la traversarea intervalelor marno-argiloase din miocen i oligocen; prevenirea devierii gurii de sond, prin soluii de control al traiectului, n condiiile specifice zonelor cu tectonic avansat; elaborarea soluiilor tehnologice, care s permit reducerea timpului de traversare a intervalelor ce urmeaz a fi nchise prin coloane de tubare, pentru prevenirea mbtrnirii gurii de sond i apariia dificultilor legate de acest fenomen.

MODUL DE PREVENIRE I COMBATERE A DIFICULTILOR N FORAJ

Soluii legate de programul de construcieAvnd n vedere dificultile prevzute a fi ntlnite n condiiile geologo-fizice ale structurii, prin programul de construcie trebuie rezolvate urmtoarele: izolarea pliocenului, helveianului i srii cu presiuni mici, de formaiunile oligocene; asigurarea condiiilor tehnologice, pentru separarea cu coloanele de 13 3/8 in i 9 5/8 in a oligocenului superior, de oligocenul in faciesul straturilor de Podul Morii, care au presiuni mari; traversarea prii finale a sondelor cu sape de 212,7mm, pentru asigurarea condiiilor optime de investigare a straturilor productive.

Soluii legate de instabilitatea pereilor gurii de sond

Dificultile date de fenomenele de instabilitate chimic, a pereilor gurii de sond, vor putea fi prevenite prin tipul de fluid de foraj ce se va utiliza la traversarea diferitelor formaiuni geologice, astfel: fluid de foraj srat, saturat sau semisaturat pentru sare, brecia srii i oligocenul superior. fluid de foraj tip emulsie invers, pentru orizontul potenial productiv (oligocenul).Alegerea acestor tipuri de fluide au n vedere, ca cel puin una din cauzele instabilitii-hidratarea, s fie diminuat, urmnd ca instabilitatea de natur mecanic s fie controlat prin creterea treptat a densitii fluidului de foraj, care n cazul fluidelor de tip inhibitiv (NaCl) sau emulsie invers, va fi mai mic dect n cazul fluidelor pe baz de ap neinhibitive.

Ageni contaminai pentru fluidul de foraj

Analiznd succesiunea stratigrafic, precum i compoziia litologic a formaiunilor estimate a fi traversate de foraj, se poate observa c, principalul agent contaminant, capabil s afecteze chimismul fluidului de foraj pe baz de ap, este sarea gem. Aceasta este probabil s fie prezent sub form masiv sau n brecia srii.n mod cu totul secundar, dei nu a fost semnalat, exist posibilitatea apariiei n interiorul depozitelor helveiene, a gipsului, n special n partea superioar a acestora.Ca ageni contaminani nespecifici pentru fluidul de foraj, mai pot fi menionate secvenele marno-argiloase sau pachetele de nisipuri fine din depozitele mio-pliocene, care au capacitatea de dispersie i pot s ridice coninutul n solide al fluidului de foraj.

1.4 VARIAIA GRADIENILOR DE PRESIUNE I DE FISURARE

n condiiile unei tectonici complicate cum este cea a structurii Mislea-Runcu-Butenari, elaborarea profilului gradienilor de presiune devine cu att mai dificil, cu ct calitatea informaiilor, a diagrafiilor geofizice executate n sondele de corelare este destul de slab, iar msurtorile de presiune static lipsesc.n ceea ce privete evoluia gradienilor de fisurare estimarea este i mai dificil, datorit coeficientului eforturilor tectonice, a crui variaie nu este liniar, fapt ce sugereaz suprapunerea solzilor de oligocen n faze tectonice diferite.Ponianul - prezent n zona de suprafa a fost caracterizat de gradieni de presiune cu valoare normal circa 0,103at/m, iar calculele efectuate pentru determinarea gradienilor de fisurare indic valori ale acestora n domeniul 0,143-0,152at/m. Valorile gradienilor de fisurare este probabil s fie mai mari dect 0,152at/m, dat fiind capacitatea sporit de rezisten a formaiunilor pelitice.Meoianul - prezint puine deosebiri fa de ponian. Datorit unei uoare creteri a salinitii apelor din porii meoianului, aceast formaiune a fost caracterizat de gradienii de presiune cu valoare normal de 0, 105at/m, iar n ceea ce privete gradienii de fisurare, calculele au indicat valori de 0,152-0,162at/m, cu meniunea c nisipurile meoiene, prezint posibilitatea apariiei unei valori mai sczute, mai ales n apropierea reliefului de eroziune helveian.Helveianul - a fost notat cu valori normale ale gradienilor de presiune pentru formaiuni cu ape de salinitate medie-0,1074at/m.n partea inferioar a depozitelor helveiene au fost notate valori ale gradienilor de presiune de 0,110at/m, datorit creterii salinitii apelor i apropierii de lama de sare.n ceea ce privete gradienii de fisurare, calculele au indicat valori de 0,159-0,172at/m.Oligocenul - este dificil de caracterizat, datorit tectonicii foarte complicat. Depozitele oligocene au ndeplinit condiii bune de generare i conservare asupra presiunilor, condiii care au fost afectate n sens pozitiv sau negativ de micrile tectonice. n prim instan, oligocenul solzului I, este caracterizat de presiuni normale ale fluidelor din pori p=0,110at/m orizontul gresiei de Kliwa superioar, cu excepia prii bazale unde se schieaz zona de tranziie a anomaliei de presiune, cu valori ale gradientului de 0,115at/m, iar n orizontul straturilor de Podul Morii, cu valori ale gradientului de presiune de 0,125-0,130at/m.n ceea ce privete gradienii de fisurare n orizontul gresiei de Kliwa superioar, s-au calculat valori estimate de 0,170-0,183at/m, iar n orizontul straturilor de Podul Morii, de 0,197-0,200at/m.Oligocenul solzului II-este mai puin cunoscut.Pentru orizontul gresiei de Kliwa superioar au fost pstrate valorile gradienilor de presiune din straturile de Podul Morii aparinnd solzului I de oligocen, calculndu-se valori ale gradienilor de fisurare de 0,188-0,191at/m.Se pare c tectonica a acionat n sens negativ asupra orizontului gresiei de Kliwa superioar, valorile gradienilor de presiune ntlnii n sonda Runcu fiind aproape normale.Pentru straturile de Podul Morii aparinnd oligocenului solzului II, s-au estimat valori ale gradienilor de presiune de 0,145-0,150at/m, i valori ale gradienilor de fisurare de 0,205-0,208at/m.Oligocenul solzului III este caracterizat similar solzului II.Pentru orizontul gresiei de Kliwa superioar sunt meninute valori ale gradienilor de presiune estimate pentru stratele de Podul Morii din solzul II, adic 0,145-0,150at/m, calculndu-se valori ale gradienilor de fisurare de 0,198-0,201at/m.Pentru straturile de Podul Morii aparinnd oligocenului solzului III s-au estimat valori ale gradienilor de presiune de 0,160-0,165at/m, calculndu-se gradieni de fisurare cu valori de 0,212-0,214at/m.Oligocenul solzului IV-este oarecum mai bine cunoscut, a fost considerat, sub orizontul de sare regional, n condiii excelente de nchidere structural estimndu-se valori ale gradienilor de presiune de 0,175-0,185at/m.i pentru aceste depozite-este vorba despre gresiile de Kliwa-se menioneaz posibilitatea, ca tectonica s fi exercitat o influen negativ, asupra presiunilor fluidelor din pori; n acest caz fiind posibil s se ntlneasc valori mai mici dect 0,175at/m.Pentru seciunea de depozite apreciat ca aparinnd oligocenului solzului IV, au fost calculate valori ale gradienilor de fisurare de 0,211-0,216at/m, meninndu-se posibilitatea, ca i pentru ceilali solzi de oligocen, apariiei unor valori mai sczute, corespunztoare scderii valorilor gradienilor de presiune.Variaia gradienilor de presiune este prezentat n figura 1.

Fig.1 Variaia gradienilor de presiune

CAPITOLUL 2

PROGRAMUL DE CONSTRUCIE AL SONDEI

2.1 ADNCIMI DE FIXARE ALE COLOANELOR

Adncimea de fixare ale coloanelor de ancoraj, intermediar i de exploatare impus de noi este urmtorul:

2.2 DETERMINAREA DIAMETRELORSAPELOR I ALE COLOANELOR DE TUBARE

Calculul diametrelor coloanelor si a diametrelor se face conform programului de construcie al sondei stabilit. Se impune o coloana de exploatare de 5 1/2 in.Numrul de coloane ales: 3Coloana de suprafa (0-500m): asigur stabilitatea gurii de sond n dreptul formaiunilor slab consolidate (nisipuri, pietriuri); protejeaz sursele subterane de ap potabil, mpiedicnd contaminarea lor cu noroi, ap srat, petrol sau alte substane chimice; constituie suportul (ancorajul) instalaiei de prevenire a erupiilor; mpiedic ptrunderea gazelor provenite de la adncimi mari n straturile permeabile i cu presiune mic de la suprafa; prin sistemul de suspendare din capul de sond, transmite rocilor din jur sarcinile axiale din coloanele urmtoare, greutatea tubingului i a echipamentului de suprafa.Pentru a ndeplinii toate funciile enumerate mai sus, coloana de suprafa se cimenteaz pe toat lungimea, pn la zi.Coloana de exploatare (lyner) (1800-2500m) se tubeaz pn la baza ultimului orizont productiv sau presupus productiv i face posibil extracia petrolului sau gazelor, prin interiorul tubingului, n condiii de siguran. Tubingul poate fi extras, reparat sau nlocuit ori de cte ori este nevoie i permite s se efectueze diferite operaii n interiorul coloanei de exploatare (nlocuiri de fluide, cimentri, stimulri, curri de nisip etc.).Coloana de exploatare izoleaz i unele formaiuni instabile ori n care se produc pierderi de circulaie, rmase deschise sub iul coloanei precedente.Coloana intermediar (0-2000m)Dac ntre iul coloanei de suprafa i adncimea de tubare a coloanei de exploatare sunt traversate formaiuni care ngreuneaz ori chiar mpiedic forajul, se tubeaz una sau mai multe coloane intermediare (ntre cele dou obligatorii anterioare). Sunt numite uneori coloane de protecie sau de foraj.Asemenea se introduc pentru a izola straturi n care se pierde noroiul de foraj, straturi cu presiune ridicat, masive de sare, roci argiloase instabile, evitndu-se anumite dificulti la continuarea forajului sub aceste zone. Coloanele intermediare se tubeaz i din motive de siguran cnd intervalul deschis este prea mare, cnd coloana precedent este uzat sau din motive economice.La alctuire succesiunii sape-coloane sunt urmrite doua condiii: Prima impune ca in exteriorul coloanelor de burlane s existe un joc suficient de mare pentru introducerea lor fr dificulti si pentru realizarea unei cimentri eficiente in spaiul inelar (fig 2.2a). Mrimea acestui joc este determinat de rigiditatea burlanelor, tipul mbinrii, prezena unor dispozitive cum ar fi centrori i scarificatori, lungimea i rectilinitatea intervalului deschis sub iul coloanei precedente, existena unor zone ce pot prezenta dificulti la tubare (strngeri ori surpri ale pereilor gurii de sonda, pierderi de circulaie), viteza de introducere. A doua condiie impune ca sapa destinata sprii urmtorului tronson de sond s treac de iul coloanei precedente (fig.2.2.b)Dac se impune jocul radial jr in dreptul mufelor diametrul sapei va fi (conform fig.4.2.a.):Ds=Dm+2jr (1) Jocurile uzuale variaz intre 7 si 60 mm. Ele cresc cu diametrul coloanelor si cu lungimea intervalului deschis.

Semnificaiile notaiilor din figura alturat sunt urmtoarele:Dm diametrul peste muf.D diametrul exterior al coloaneiDs diametrul sapeiJr -jocul radial [7,60] mm Fig.2.2.a. Raia de tubare se definete ca:R=jr/Ds=(Ds-Dm)/2DsEa varieaz n limite mai restrnse: 0,05-0,10. Dac se impune raia R, se determin diametrul sapei Ds.Conform figurii de mai jos avem urmtoarele relaii: D=Di+2t (2)Fig.2.2.b. Di=Ds+2a(3)unde notaiile din relaiile precedente i din figura alturata sunt urmtoarele:D diametrul exterior al coloanei de burlaneDi diametrul interior al coloanei de burlanetgrosimea de perete al coloanei de burlaneaun joc ce ia in considerare tolerante de la grosimea i diametrul nominal, precum i ovalitatea burlanelor; se admite a=25 mm.

Calculul coloanei de exploatare:Pentru coloana de exploatare se cunoate diametrul exterior al coloanei: Dexe=5 1/2in (dat prin tema).Din STAS corespunztor lui D se adopta diametrul mufei, normal, Buttress: Dme=153,7mmSe adopta un joc radial jr=20mm.Diametrul sapei se calculeaz astfel (conform relaiei 1):

Din STAS se alege: Dse,stas=212.7mm (8 3/8in)Calculul coloanei intermediare:

Calculul coloanei de suprafata de ancoraj:D2i=Ds1,stas+2*3=311,2+6=317,6D2e,stas=339,7mm=13 3/8inDm2=365,1mm=14 3/8inDs2=365,1+2*15=395,1mmDs2,stas=444,5mm=17 1/2inDatele mai sus calculate sunt trecute in tabelul urmtor:

Tabelul 2.1ColoanaAdncimea de tubare(m)Diametru nominal(in)Diametrul mufei(mm)Diametrul interior minim(mm)Diametrul sapei(mm)Jocul radial(mm)R

De suprafata0-50013 3/8365,1323,0444,539,70,089

Intermediar 0-20009 5/8269,9212.7311,220,70.066

Deexploatare1800-25005 1/2153,7141,3212,712,50.071

CAPITOLUL III

GARNITURA DE FORAJ

III.1. Alegerea diametrelor si a lungimilor prajinilor de foraj:

pentru coloana de ancoraj Ca,Lp= Ha lg= 500- 50= 450 m; unde lg= 50 m;Lp= 450 m;

pentru coloana intermediara Ci,Lp= Hi lg= 2000 125= 1875 m; unde lg= 125 m; Lp= 1875 m;

pentru coloana de exploatare Ce,Lp= He lg= 2500 150 = 2350 m; unde lg = 150 m; Lp= 2350 m;Diametrul prajinilor de foraj:Dsa= 444,5 mm;Dsa= 444,5 mm> 250mm => diametrul prajinilor este de 5 in = 139,7 mm;Caracteristicile pentru 5 in = 139,7 mm sunt :5 in: t = 9,17 mm; qp= 29,51 kg/m;

III.2. Alegerea diametrelor si a lungimilor prajinilor grele pentru:

coloana de ancoraj Ca,Se impune conditia ca : DgDs 1 in;

Dg Dsa 1 in 444,5 mm 25,4 mm = 419,1 mm; 165.1 mm 419,1 mm => se alege diametrul exterior al prajinilor grele:6 1/2= 165.1 mm

coloana intermediara Ci,Se impune conditia ca : DgDs 1 in;Dg Dsi 1 in 311,2 mm 25,4 mm =285,8 mm=> se alege diametrul exterior al prajinilor grele: 6 1/2= 165.1 mm

coloana de exploatare Ce,Se impune conditia ca : DgDs 1 in;Dg Dse 1 in 153,7 25,4 = 128,3 => se alege diametrul exterior al prajinilor grele: 4 3/4 = 120.7 mm

Prajini:IntervalDgDpdigtqpqgLplg

(m)inmminmm(mm)(mm)(kg/m)( kg/m)(mm)(mm)

0-500(Ha)6 1/2165.15 1/2139,757.29.1729.51135.245050

0-2000(Hi)6 1/2165.15 1/2139,757.29.1729.51135.21875125

0-3975(He)4 3/4120.73 1/288.950.89.3518.3468.52350150

Extragerea garniturii de foraj fara circulatie:

lg=150m lungimea prajinilor grele de foraj Lp lungimea prajinilor de forajn - densitatea noroiului pentru intervalul calculatn=ne (se alege din variatia gradientilor de presiune)

s=0,15 coeficient de frecare

-acceleratia la extragere

1-1:

2-2: Presiunea interioara si presiunea exterioara:

Presiunea exterioara la gura sondei este 01-1

2-2

Incovoierea:

Torsiunea:

; ;

Teoria V-teoria varibilei forme

Se alege otelul D Rp0,2=5270 N/mm2

Otel,Clasa de rezistentaRp0,2 N/m2

D3870

E5270

G-1057390

S-1359490

In timpul forajului Intidere si compresiune:

1-1:

mm

Presiunea interioara si presiunea exterioara:

1-1:

Cand r=ri:

Cand r=re:

:

: 0

2-2:

(s-a neglijat presiunea din spatiul inelar datorita frecarilor)

Incovoierea:Datorita pierderii stabilitatii garniturii de foraj1-1

:

2-2 :

Torsiunea:1-1

:

2-2:

SolicitareaTensiunea

La extragerea garniturii de foraj fara circulatieIn timpul forajului

1-12-21-12-2

Intindere si compresiune

2276.823-392.4 7723.61-449.226

Incovoiere

00137.233124.9721

Tensiune axiala

2276.823-392.41.0595260.3

Torsiunea

2920.233-420.445

Presiune interioara siexterioara

00331-658.916

000-658.916

Tensiuniprincipale

00-100-658.916

2276.823-392.4292059.49

00331-1138.855

Tens echivalenta

2275.823-392.428291048

CAPITOLUL 4

FLUIDE DE FORAJ

Fluidului de foraj i se atribuie, n prezent, urmtoarele roluri principale:Hidrodinamic. Dup ieirea din duzele sapei, fluidul cur particulele de roc dislocat de pe talpa sondei i le transport la suprafa, unde sunt ndeprtate.Hidrostatic. Prin contrapresiunea creat asupra pereilor, el mpiedic surparea rocilor slab consolidate i ptrunderea nedorit n sond a fluidelor din formaiunile traversate.De colmatare. Datorit diferenei de presiune sond-straturi, n dreptul rocilor permeabile se depune prin filtrare o turt din particule solide, care consolideaz pietriurile, nisipurile i alte roci slab cimentate sau fisurate. Totodat, turta de colmatare reduce frecrile dintre garnitura de foraj sau coloana de burlane i rocile din perei, diminueaz uzura prjinilor i a racordurilor.De rcire i lubrifiere. Fluidul de circulaie rcete i lubrifiaz elementele active ale elementului de dislocare, prjinile, lagrele sapelor cu role i lagrele motoarelor de fund.Motrice. Cnd se foreaz cu motoare de fund, hidraulice sau pneumatice, fluidul de foraj constituie agentul de transmitere a energiei de la suprafa la motorul aflat deasupra sapei.Informativ. Urmrind fluidul de circulaie la ieirea din sond i detritusul adus la suprafa, se obin informaii asupra rocilor interceptate i asupra fluidelor din porii lor.n anumite situaii, fluidul de foraj poate ndeplinii i alte atribuii: plasarea pastei de ciment n spaiul ce urmeaz s fie cimentat, antrenarea unor scule de instrumentaie, degajarea garniturilor de foraj prinse, asigurarea presiunii necesare ntre coloana de exploatare i tubingul suspendat n packer, omorrea sondei.Fluidul de foraj trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: fluidul ales nu trebuie s afecteze, fizic sau chimic, rocile traversate; s-i pstreze proprietile, n limite acceptabile, la contaminare; s-i menin nsuirile tehnologice la temperaturile i presiunile ridicate ce vor fi ntlnite n sonde i la variaiile lor din circuit; s permit investigarea geofizic a rocilor i fluidelor coninute n porii lor; s previn coroziunea i eroziunea echipamentului de sond; s menin n suspensie particulele de roc neevacuate, n timpul ntreruperilor de circulaie; s conserve permeabilitatea straturilor productive deschise;s nu fie toxic sau inflamabil i s nu polueze mediul nconjurtor i apele freatice; s fie uor de preparat, manipulat, ntreinut i curat de gaze sau detritus; s permit sau chiar s favorizeze obinerea de viteze de avansare a sapei ct mai mari; s fie ieftin, s nu reclame aditivi deficitari i greu de procurat, iar pomparea lui s aib loc cu cheltuieli minime.Este nerealist s se ncerce prepararea unui fluid care s rspund la toate aceste condiii i atribuii. Pentru o anumit situaie concret se alege fluidul cel mai convenabil.

4.1Alegerea tipurilor de fluide de foraj pentru fiecare interval

Pentru intervalul forat la aceast sond pn la 3800m avem nevoie de noroaie dispersate sau naturale.Fluidele de foraj dispersate au la baz sistemul dispersat ap-argil. Constituite din materiale ieftine i uor de procurat, ele posed practic toate nsuirile necesare forajului. De aceea, sunt cele mai rspndite fluide de circulaie.Ele sunt preparate la suprafa din argile bentonitice, uneori activate, cu bune proprieti coloidale, dar nglobeaz i particule argiloase sau inerte din rocile traversate. Prin urmare, aceste fluide, nu sunt doar dispersate, ci i dispersive.Noroaiele srate au vitez de filtrare mare. Dac se traverseaz i alte formaiuni n afara srii, noroiul se trateaz cu amidon, CMC, celuloz polianionic.

Interval foratTip fluidDensitatea fluidului

m------Kg/m3

0-500Natural1200

500-2000Dispersat1350

2000-2500Tensioactiv1250

4.2 Proprietile fluidelor de foraj

Compoziia, calitile sau carenele unui fluid de foraj sunt definite printr-o serie de proprieti, unele dintre ele comune tuturor tipurilor de fluide, altele specifice numai anumitor categorii. O parte (densitatea, coninutul de gaze, rezistivitatea .a.) se msoar i se nregistreaz la sond i n mod continuu; celelalte sunt msurate numai intermitent, la sond ori n laborator.Propretile fizice ale fluidelor de foraj sunt prezentate n tabelul 4.2.1.

4.3 Tratamente

Argilele

Reprezint materialul de baz folosit la prepararea majoritii fluidelor de foraj, dar nu toate corespund acestui scop. Amestecate cu apa, ele trebuie s asigure un sistem coloidal stabil, colmatant, cu vitez de filtrare sczut, capabil s menin n suspensie particulele inerte sau grosiere.Sunt acceptabile doar argilele puternic dispersabile, hidrofile i cu o mare capacitate de schimb cationic nsuire ce permite reglarea proprietilor coloidale i reologice ale sistemului ap-argil.Argilele sunt roci sedimentare de alterare, cu proprieti de umectare, dispersare i umflare n ap, i cu nsuiri plastice. n afara mineralelor argiloase, care le confer proprietile respective, argilele conin i cuar, feldspai, carbonai, materii organice: de regul, acestea le diminueaz calitile.Mineralele argiloase existente n natur se deosebesc unele de altele prin aranjamentul structural al stratelor tetraedrice i octaedrice dintr-o foi elementar, prin natura i concentraia cationilor din interiorul reelei, precum i ale celor schimbabili.

Materiale de ngreuiere Densitatea sistemelor coloidale ap-argil este limitat de creterea excesiv a vscozitii. Pentru a obine fluide de foraj cu densiti mai ridicate la vscoziti acceptabile, fluide necesare traversrii formaiunilor instabile sau care conin fluide cu presiune ridicat se apeleaz la substane cu densitatea mai mare dect a argilelor (2,3 2,6g/cm3) i fr proprieti coloidale, inerte, mcinate corespunztor.Dup densitate, materialele de ngreuiere folosite se pot grupa n 3 categorii:1) Cu densitate redus: (sub 3,5 g/cm3) argile slab coloidale, marne, cret, calcar, dolomit. Cu ele se pot prepara fluide cu densitate pn la 1500-1700kg/m3. Mai folosite sunt creta i calcarul.2) Cu densitate medie: (3,5...5,5 g/cm3) barite, oxizii de fier, sideritul ilemenitul, granaii. Cu acestea se pot prepara fluide cu densitatea pn la 2200-2300 kg/m3, ceea ce acoper, practic toate necesitile. Cea mai folosit este barita, pentru c are densitatea sczut, este stabil termic i la aciunea agenilor chimici.3) Cu densitate ridicat: (peste 5,5 g/cm3) galena, ferofosforul, feromanganul, ferosiliciul. Ele sunt necesare doar n cazuri rare. S-a folosit doar galena, cu care se pot prepara noroaie de 2700-3000kg/m3, celelalte materiale sunt toxice.

Reactivi pentru reglarea vscozitii.

La ntreruperea circulaiei, dac vscozitatea fluidului de circulaie este prea sczut particulele solide inerte se pot depune. n stratele cu permeabilitate mare, fluidul de foraj ptrunde n pori sau fisuri.Cnd vscozitatea devine prea mare, cresc cderile de presiune n circuit i suprapresiunile la manevrarea garniturii, se diminueaz viteza de avansare a sapei, se nrutesc condiiile de curire a detritusului i de eliminare a gazelor din noroi.Pentru a mri vscozitatea noroaielor de foraj se adaug bentonit prehidratat. Uneori se introduce chiar un electrolit contaminant. n fluidele pe baz de petrol se adaug argile organofile i se mrete coninutul de ap. Prin urmare, se folosesc aceleai substane utilizate la preparare.Tratamentele aplicate sunt prezentate n tabelul 4.3.1.

1

Tabel 4.2.1. Proprietile fluidelor de foraj

Interval foratTip fluidDensitateVsc. MarshVsc. plasticTens. dinam.GelaiiFiltraiTurtapHCantiti sare

m----Kg/m3scPN/m3iniN/m3finalN/m3cm3mm----Kg/m3

0-500natural120044189,7510,41-21-1,58-9-----

500-2000dispersat13504520105,110,62-31,5-28-9-----

2000-2500tensioactiv12505530131116,55-103-48-9-----

Tabel 4.3.1. Tratamente fluide de foraj

Interval foratTip noroiHMFCMCFCLSSod causticMotorinExtract bazic

m-----Kg/m3Kg/m3Kg/m3Kg/m3l/m3Kg/m3

0-500natural2552-----12,5

500-2000dispersat2552-----15

2000-2500tensioactiv-----151555025

4.4 Calculul volumelor pentru fiecare interval

a. Intervalul 0-500m

Hs Dss

b. Intervalul 500-2000

Dis Hs H2 Ds2

c. Intervalul 2000-2500

Di2 H2 H1 Ds1

4.5 Calculul cantitilor de materiale necesare pentru prepararea si pomparea fluidelor de foraj

Densitatea apeia=1000kg/m3Densitatea argileiag=2300kg/m3Densitatea bariteib=4200kg/m3

a. Intervalul 0-500m

Volumul noroiuluiVn1=370m3Densitatea noroiuluin1=1200kg/m3

Masa de argil

Volumul de ap

Masa de HMFmHMF1=Vn1*2kg/m3=370*2=740kgMasa de CMCmCMC1=Vn1*5kg/m3=370*5=1850kgMasa de FCLSmFCLS1=Vn1*5kg/m3=370*5=1850kgMasa de sod causticmSC1=Vn1*2kg/m3=370*2=740kgMasa de extract bazicmEB1=Vn1*12,5kg/m3=370*12,5=4625kg

b. Intervalul 500-2000

Volumul noroiuluiVn2=980m3Densitatea noroiuluin2=1350kg/m3

Masa de barit

Volumul de ap

Masa de CMCmCMC2=Vn2*30kg/m3=980*30=29400kgMasa de FCLSmFCLS2=Vn2*20kg/m3=980*20=19600kgMasa de sod causticmSC2=Vn2*5kg/m3=980*5=4900kgMasa de extract bazicmEB2=Vn2*20kg/m3=980*20=19600kgMasa de NaOHmNaOH2=Vn2*5kg/m3=980*5=4900kg

c. Intervalul 2000-2500

Volumul noroiuluiVn3=710m3Densitatea noroiuluin3=1600kg/m3

Masa de barit

Masa de CMC mCMC3=Vn3*15kg/m3=710*15=10650kgMasa de FCLS mFCLS3=Vn3*15kg/m3=710*15=10650kgMasa de sod caustic mSC3=Vn3*5kg/m3=710*5=3550kgMasa de extract bazic mEB3=Vn3*25kg/m3=710*25=17750kgVolumul de motorin VM3=Vn3*50l/m3=710*50=35500 l

Cantitile de materiale necesare sunt prezentate in tabelul 4.5.1:

Tabelul 4.5.1. Cantiti de materialeInterval foratTip fluidApArgilBentonitHMFCMCFCLSSod causticExtract bazicMotorinNaOH

m-----M3tonetoneKgkgkgkgKglKg

0-500Natural313.1130.3-----740185018507404625----------

500-2000Dispersat931205.8150-----2940019600490019600.......4900

2000-2500tensioactiv----------261.6-----106501065035501775035500-----

CAPITOLUL 5TUBAREA SONDEI PROIECTATE

Tubarea este operaia de introducere n sond a unei coloane alctuite din burlane metalice, mbinate ntre ele prin nurubare sau prin sudare. Numrul coloanelor, precum i adncimea la care se introduc, se stabilesc ns nainte de nceperea forajului, n faza de proiectare a sondei (n cadrul stabilirii programului de construcie al acesteia).Deoarece tubrile ridic mult costul forajului i consumul de oel, la stabilirea numrului coloanelor trebuie s se chibzuiasc cu mult grij, pentru a se hotr dac tubarea unei anumite coloane este ntr-adevr necesar sau se poate evita.O sond se proiecteaz astfel ca, la un cost minim, s prezinte siguran att n timpul forajului, pn la atingerea obiectivului, ct i n perioada preconizat de exploatare. Aceast siguran este determinat de rezistena coloanelor de tubare i de adncimea la care ele sunt tubate. Dimensionarea lor corect (ca grosime, oel, tip de mbinare) presupune anticiparea tuturor situaiilor ce pot interveni i stabilirea celor mai severe solicitari.Situaiile ce trebuie luate n considerare sunt: introducerea coloanelor n sond; cimentarea lor; prizarea i ntrirea cimentului; fixarea coloanelor n flane; probarea coloanelor i a lainerelor tubate prin ele, la presiunea interioar sau la golire; testarea rezistenei la fisurare a rocilor aflate sub iul coloanelor; continuarea forajului prin interiorul coloanelor: schimbarea densitii noroiului, pierderi de circulaie, manifestri eruptive, aciunea garniturii de prjini n timpul rotirii i al manevrelor; probarea stratelor productive; stimularea productivitii orizonturilor productive prin fisurare hidraulic, injecie de fluide fierbini; exploatarea sondei; repararea sondei.Coloanele de burlane sunt solicitate la traciune i compresiune, la presiune interioar i presiune exterioar, uneori i la ncovoiere, n sonde curbate i atunci cnd coloanele sunt flambate. Prezena i mrimea acestor solicitri difer de la o situaie la alta. Ele nu sunt uniforme de-a lungul sondei, dar au n general un caracter static, exceptnd ocurile care apar la oprirea brusc n timpul introducerii, la obturarea circuitului hidraulic i mai ales cele provocate de garnitura de prjini la continuarea forajului. Pentru c solicitrile nu sunt uniforme, profilul cel mai economic al unei coloane va fi, probabil, variabil de-a lungul ei, cu grosimi, oeluri sau mbinri diferite.Unele din solicitri se modific n timp, datorit unor fenomene cum sunt: deformarea rocilor vscoplastice (sare, roci argiloase) din jurul coloanelor, curgerea nisipului prin perforaturi, depletarea i compactizarea zcmntului exploatat, fluajul materialului din burlane, variaiile de temperatur i de presiune.n poriunile comprimate din zonele necimentate sau cimentate nesatisfctor, n dreptul zcmintelor care se compactizeaz, coloanele de burlane pot flamba.Uzura provocat de aciunea racordurilor i a prjinilor n timpul lucrului, coroziunea cauzat de fluidele agresive micoreaz grosimea burlanelor i, ca rezultat, rezistena lor la solicitrile amintite.Unele dintre situaiile enumerate mai sus sunt comune pentru toate tipurile de coloane (de suprafa, intermediare, de exploatare), altele se ntlnesc doar la anumite coloane. Diametrul coloanei de ancoraj:

inDiametrul coloanei intermediare:

inDiametrul coloanei de exploatare:

inn cele ce urmeaz vom prezenta calculul de rezisten al coloanelor.Condiii de solicitare ale coloanelor: presiune interioar sonda nchis plin cu gaze, cu verificare la solicitarea de ntindere sub propria greutate; presiune exterioar golire parial pentru coloana intermediar i golire total pentru coloana de ancoraj i coloana de exploatare; traciune sub greutatea proprie a burlanelor la sfritul tubrii.

5.1 Calculul de rezisten pentru coloana de ancoraj

Se cunosc:

Presiunea fluidelor din pori

Presiunea de fisurare la iul coloanei de ancoraj

Presiune interioar (sonda nchis i plin cu gaze)Se consider:

unde:

- densitatea apei mineralizate

- densitatea gazelor(1) la capul coloanei:

(2) la iul coloanei:

Datele necesare variaiei presiunii interioare i exterioare sunt centralizate n tabelul 5.1.

Tabel 5.1Diametrul coloaneiGrosimea pereteluiOelulMasa unitarAria seciunii transversalePresiunea de spargerePresiunea interioar admisibilPresiunea de turtirePresiunea exterioar admisibilFora de smulgereFora de traciune admisibil

D in(mm)T---QApspPiaPtPeaFsmFad

MmKg/mcm2barbarbarbarkNkN

13 3/8339,7mm10,92J-5590,78112,4213170,4106101,026471513

12,19J-55101,2125,42238190,4134127,630031716

12,19N-80101,2125,42314251,2156148,642842448

13,06N-80107,15134,02371290,8184175,246262643

12,19P-110101,2125,42476380,8161153,357693297

Variaia presiunii interioare:

Presiunea exterioar (golire total)

(1)

(2)

Variaia presiunii exterioare:

Traciunea greutatea coloanei respective:

Se verific la traciune greutatea coloanei n noroi:

Solicitri combinate (presiune exterioar + traciune

Se verific la solicitri combinate

5.2 Calculul de rezisten pentru coloana intermediar 1

Se cunosc:

Presiunea fluidelor din pori la adncimea de fisurare:

Presiunea de fisurare la iul coloanei intermediare 1:

Presiune interioar (sonda nchis i plin cu gaze)Presiunea la iul coloanei intermediare 1

Datele necesare realizrii calculului de rezisten la coloana intermediar 1 sunt centralizate n cadrul tabelului 5.2.Tabel 5.2Diametrul coloaneiGrosimea pereteluiOelulMasa unitarAria seciunii transversalePresiunea de spargerePresiunea interioar admisibilPresiunea de turtirePresiunea exterioar admisibilFora de smulgereFora de traciune admisibil

D in(mm)T---QApspPiaPtPeaFsmFad

MmKg/mcm2barbarbarbarkNkN

9 5/8 in244,5 mm8,94J-5553,5769,4243194,4139132,3820151151

10,0359,5373,88272217,6177168,5723131322

11,9469,9487,58325260,0269256,1928501629

10,03N-8079,62100,29376300,8354337,1433401909

11,0564,7381,04436348,8263250,4836702097

11,9969,9487,58474379,2328312,3840262301

13,0479,62100,29547437,6456434,2947242699

Se calculeaz presiunea interioar diferit n dou puncte caracteristice: (1) la capul coloanei:

(2) la iul coloanei:

Variaia presiunii interioare la coloana intermediar 1:

Deoarece presiunea la capul coloanei este mare se impune ca valoarea ei s fie de 350bar.

nlimea de noroi n timpul unui aflux de gaze este:

Se calculeaz presiunea interioar n trei puncte caracteristice cu noua presiune la coloan impus.

(1) la capul coloanei

(2) n dreptul nlimii de noroi

(3) la iul coloanei

Variaia presiunii interioare cu noile calcule facute este urmtoarea:

Presiunea exterioar (golire parial)Nivelul de golire:

(1)

(2) La adncimea de golire

(3)

Variaia presiunii exterioare (golire parial) este prezentat n figura urmtoare:

n concluzie rmne profilul executat anterior deoarece se verific i la presiune exterioar i la presiune interioar. Burlanele alese vor fi urmtoarele:

J-55

N-80

N-80Se calculeaz lungimea tronsoanelor pentru fiecare grosime de perete, calitatea oelului i tipul mbinrilor, i pentru fiecare tip de burlan.

Traciunea Tronsonul 1 greutatea coloanei respective

Acest tronson se verific la traciune deoarece Tronsonul 2

Acest tronson se verific la traciune deoarece Tronsonul 3

Acest tronson se verific la traciune deoarece

Solicitri combinate (presiune exterioar + traciune)Trecerea de la compresiune la traciune are loc la adncimea:

La captul de sus al tronsonului inferior cu grosimea de perete t=13,04mm se calculeaz fora axial:

Se verific la solicitri combinate

5.3 Calculul de rezisten pentru coloana de exploatare (lyner)

Pentru economie de material i de timp coloana de exploatare va fi lainer. Lainerele se dimensioneaz la fel ca o coloan ntreag, plecnd de la iu, calculele se opresc la capul lainerelor. Coloanele n care vor fi suspendate lainere trebuie s fac fa situaiilor create i sub iul lynerelor, cnd forajul continu, sau la cele de exploatare dac lynerele sunt de producie. Mai exact, dimensionarea la presiune interioar presupune coloana i lynerul suspendat n ea ca un ansamblu unitar.

Datele necesare sunt centralizate n tabelul urmtor (5.3):Tabelul 5.3Diametrul coloaneiGrosimea pereteluiOelulMasa unitarAria seciunii transversalePresiunea de spargerePresiunea interioar admisibilPresiunea de turtirePresiunea exterioar admisibilFora de smulgereFora de traciune admisibil

D in(mm)T---QApspPiaPtPeaFsmFad

MmKg/mcm2barbarbarbarkNkN

5 1/2139,76,98J-55

23,0729,1331,6265,2287,5265,3965551

7,7225,332,01366,8322,4338,5293,51099628

7,72N-8025,332,01533,7412,44334771548885

9,1729,7637,6633,6579,8608,8506,919041088

10,54P-11034,2342,77900,5954,81002,572528601634

Profilul coloanei de exploatare la presiune exterioar este urmtorul:

Profilul ales va fi:

J-55

CAPITOLUL 6CIMENTAREA SONDEI

De regul, prin cimentare se nelege operaia de plasare a unei paste liante uzual preparat din ciment cu ap n spaiul inelar al coloanelor de burlane. Scopul urmrit este multiplu.Prin cimentarea spaiului inelar, se mpiedic circulaia nedorit a fluidelor prin spatele coloanelor, dintr-un strat n altul, spre suprafa sau n interiorul lor, prin perforaturi ori pe la iu.Prin intermediul cimentului, burlanele sunt solidarizate de pereii gurii de sond. Ca urmare, coloanele tubate sunt capabile s preia sarcinile axiale create de greutatea proprie, de greutatea lainerelor i a coloanelor agate de ele, de presiunea exercitat n prevenitoare sau n capul de erupie, dac sonda este nchis sub presiune, de variaiile de presiune i de temperatur. Se mrete, ntr-o oarecare msur, capacitatea portant a coloanelor la presiune exterioar sau interioar. Se evit deurubarea burlanelor i se amortizeaz ocurile cnd n interiorul lor se rotete garnitura de foraj.Prin etanarea spaiului inelar, burlanele sunt protejate n exterior de aciunea agresiv a apelor subterane mineralizate.Aceste deziderate sunt ndeplinite n totalitate numai dac noroiul aflat n spaiul inelar ce urmeaz s fie cimentat este complet nlocuit i se formeaz un inel de ciment uniform, rezistent i impermeabil, aderent att la burlane, ct i la rocile din jur. Altminteri, cimentarea este mai mult sau mai puin reuit.n sonde se efectueaz cimentri i n alte scopuri: combaterea pierderilor de noroi n stratele fisurate sau cu porozitate mare, repararea unei cimentri nereuite sau coloane sparte, mpiedicarea apei i a gazelor s ptrund n sond mpreun cu petrolul, abandonarea unei poriuni sau a ntregii sonde, formarea unui dop de sprijin, impermeabilizarea i consolidarea rocilor din jur.Cimentrile efectuate imediat dup introducerea coloanelor de burlane, uneori i cele efectuate n gaura netubat pentru a combate pierderile de noroi sau manifestrile eruptive, se numesc cimentri primare. Cimentrile de remediere, cele pentru retragerea de la un strat epuizat sau inundat, de izolare a unui strat cu gaze sunt considerate cimentri secundare. Acestea din urm sunt executate de obicei n cursul exploatrii sondei.Cimentarea coloanelorObiectivele urmrite nu au ndodeauna aceeai importan. De cele mai multe ori este necesar o bun etanare a spaiului inelar; alteori, se cere o rezisten ridicat a pietrei formate: determinante sunt condiiile geologice, rolul coloanei tubate, scopul sondei.n funcie de tipul coloanelor se disting cimentri de: coloane ntregi; lainere; coloane tubate n mai multe secii; coloane cu filtru.Cimentarea coloanelor ntregiSunt folosite mai multe metode: prin interiorul coloanei ntr-o singur treapt (operaia normal); prin interiorul coloanei n dou sau mai multe trepte (etajat); prin exteriorul coloanei (cimentarea invers); prin prjini introduse n coloan; prin evi introduse n spatele coloanei; combinat: parial prin interior i parial prin exteriorul coloanei.Aceste metode sunt alese n funcie de adncimea sondei, diametrul coloanei, volumul fluidelor pompate, temperatur, alternana stratelor cu presiune diferit i a rocilor consolidate cu cele instabile, fisurate sau cavernoase, echipamentele disponibile.Pentru lucrarea de fa se va folosi cimentarea normal.Cimentarea normalEste cea mai rspndit metod: pasta de ciment se pompeaz prin interiorul coloanei, ntre dou dopuri separatoare din cauciuc, iar dup past se pompeaz fluid de foraj, un volum egal cu interiorul coloanei de la suprafa pn la niplul cu valv de reinere montat n apropierea iului. n acest mod, pasta trece pe la iul coloanei i urc pn la nlimea dorit.Primul dop are o membran care se sparge n momentul cnd ajunge pe niplul cu valv, la o diferen de presiune de 15-20 bar, permind s treac pasta de ciment mai departe. Cel de-al doilea dop este masiv: cnd el se suprapune peste primul, cimentarea este terminat.Pentru a separa pasta de ciment de noroi n spaiul inelar i a mri gradul de dezlocuire, de obicei, naintea pastei se pompeaz i un dop separator de fluid.Deoarece pasta de ciment are, practic ntodeauna, densitatea mai mare dect a noroiului de refulare, ea tinde s revin n coloan. Fenomenul este mpiedicat de valva iului i de cea a niplului montat cu dou, trei burlane mai sus. Dac primul dop las pe suprafaa burlanelor un film de noroi, care este ters de dopul masiv, atunci un anumit volum de past va fi contaminat, dar el va rmne deasupra iului n loc s treac n spatele coloanei i s compromit cimentarea dinzona respectiv.Cnd forajul continu, dopurile, valva niplului de reinere, cimentul aflat dedesubtul ei, n interiorul coloanei, i sabotul coloanei cu valva lui sunt frezate cu o sap cu role.Pomparea pastei prin interiorul coloanei i nu direct n spaiul inelar are urmtoarele raiuni. Deoarece gaura de sond este mai mult sau mai puin neuniform, volumul spaiului inelar nu poate fi stabilit dect cu aproximaie, n timp ce volumul coloanei se determin destul de precis; pompnd pasta prin interioarul coloanei se cunoate exact momentul cnt ea a ajuns n zona ce intereseaz, de la iu n sus. n vecintatea iului pasta pompat prin interior va fi mai puin contaminat dect atunci cnd s-ar pompa direct prin spaiul inelar, unde nu exist posibilitatea de izolare cu dopuri separatoare. n plus, noroiul, avnd densitatea mai mic dect a pastei de ciment, este mai uor dezlocuit de jos n sus; la dezlocuirea de sus n jos, cresc posibilitile de canalizare a pastei i de amestecare cu noroiul.Cimentarea normal are totui dou dezavantaje: durata operaiei este mai mare (n afara pastei trebuie pompat i noroiul de refulare); presiunea de pompare la sfritul cimentrii este mai ridicat, din cauza diferenei de densitate past-noroi de refulare.n continuare se va prezenta cimentarea celor trei coloane.

6.1 Cimentarea coloanei de ancoraj prin metoda duratei de lucru

Se cunosc:

- coeficent de cavernometrie

- coeficent de pierderi de ciment

- coeficent de compresibilitate al noroiului

- nlimea la care se afl inelul de reinereEtapele care trebuiesc urmrite:1) Adncimea de cimentare

2) Proprietile pastei de ciment densitatea pastei de ciment

Se alege: - proprieti reologice

3) Volumul pastei de ciment

4) Cantiti de materiale

(ap+ciment+material de adaos tip cenu)

(densitatea cenuei)

(densitatea cimentului)

(densitatea apei)

Se rezolv sistemul de ecuaii i se obine:

5) Numrul de autocontainere APC-10

Masa autocontainerului

Pentru siguran se ia 5 autocontainere

Pentru siguran se ia 4 autocontainere

6) Volumul dopului separator

Densitatea fluidului separator:

7) Volumul dopului de refulare

8) Volumul interior al coloanei

6.2 Cimentarea coloanei intermediare

Se cunosc:

- coeficent de cavernometrie

- coeficent de pierderi de ciment

- coeficent de compresibilitate al noroiului

- nlimea la care se afl inelul de reinereEtapele care trebuiesc urmrite:1)Adncimea de cimentare

- adncimea de cimentare geologic

- adncimea de cimentare tehnic

Fore datorate temperaturii

- coeficent de dilatare liniar

- modulul lui Young

2)Proprietile pastei de ciment densitatea pastei de ciment

Se alege: - proprieti reologice

3)Volumul pastei de ciment

4) Cantiti de materiale

(ap+ciment)

(densitatea cimentului)

(densitatea apei)

Se rezolv sistemul de ecuaii i se obine:

5) Numrul de autocontainere APC-10

Masa autocontainerului

Pentru siguran se ia 9 autocontainere

6) Volumul dopului separator

Densitatea fluidului separator:

7) Volumul dopului de refulare

8) Volumul interior al coloanei

6.3 Cimentarea coloanei de exploatare in regim turbulent

Se cunosc:

- coeficent de cavernometrie

- coeficent de pierderi de ciment

- coeficent de compresibilitate al noroiului

- nlimea la care se afl inelul de reinereEtapele care trebuiesc urmrite:1)Adncimea de cimentare

2)Proprietile pastei de ciment densitatea pastei de ciment

Se alege: - proprieti reologice

3)Volumul pastei de ciment

4) Cantiti de materiale

(ap+ciment)

(densitatea cimentului)

(densitatea apei)

Se rezolv sistemul de ecuaii i se obine:

5) Numrul de autocontainere APC-10

Masa autocontainerului

Pentru siguran se ia 2 autocontainere

6) Volumul dopului separator

Densitatea fluidului separator:

7) Volumul dopului de refulare

8) Volumul interior al coloanei

a) Debitul de preparare i pompare a pastei de cimentde la agregatul de cimentare pn la intrarea n coloan.Pentru calculul cderii de presiune n manifold se utilizeaz relaia experimental:

pentru fluidul de foraj

pentru fluidul de separare Agregatele de cimentare asigur, concomitent, prepararea i pomparea n sond a pastei de ciment. Pentru fiecare agregat se folosesc succesiv cte dou autocontainere.Durata de preparare a pastei de ciment transportat de un autocontainer este de 15...20 minute.Dac se admite un timp de preparare t= 6 minute, rezult c debitul de pompare a pastei de ciment n sond va fi :

Debitul de pompare necesar realizrii curgerii pastei n spaiul inelar n regim turbulent.Este necesar ca regimul turbulent pentru pasta de ciment s se asigure din momentul trecerii pastei pe la baza coloanei, pe ntreaga perioad de ridicare n spatele coloanei.Pentru obinerea regimului turbulent, viteza de curgere a pastei de ciment n zona spaiului inelar aflat pe intervalul de cimentare trebuie s fie cel puin egal cu o anumit valoare, denumit viteza critic.Viteza critic se poate calcula cu relaia:

n care, Recr se face cu ajutorul unei diagrame, n funcie de numrul Hedstrom, care are expresia:

Rezult c:

Debitul de fluid necesar obinerii regimului turbulent este:

Limitm pentru regimul turbulent:

, , Vitezele de curgere: interior

exterior

Datele sunt centralizate n urmtorul tabel:Debitull/s102030

SpatiulIntExtIntExtIntExt

viteza de curgerem/s0,910,0441,80,0882,70,13

Fluid de forajRe66992306133889686200816704

Bi22,0317,0811,018,47,345,9

Regimlaminarlaminarturbulentlaminarturbulentturbulent

0,0480,1280,0220,0340,0210,023

Pn1,172,584,92

Fluid de separareRe4894168697889426146824901

Bi61,547,730,723,520,516,4

Regimlaminarlaminarturbulentlaminarturbulentturbulent

0,150,0340,0390,0850,0280,048

Pn1,192,675,12

Pasta de cimentRe306410556123214591733069

Bi36,7228,0818,3614,0112,249,8

Regimlaminarlaminarlaminarlaminarturbulentlaminar

0,1390,290,0510,0380,024

Pn1,132,44,52

Presiunile de pompare n sondPresiunea de pompare n sond, asigurat de agregatele de cimentare, pa, este condiionat de caracteristicile fizice ale fluidelor vehiculate, poziia acestora n sond, vitezele de deplasare ale fluidelor i configuraia spaiilor de circulaie.La un moment dat al operaiei, presiunea la agregate este:

, unde:

- presiunea de circulaie (prin interiorul i exteriorul), pentru nvingerea rezistenelor hidraulice;

- presiunile coloanelor de fluide din interiorul i respectiv exteriorul coloanei; - cderea de presiune n manifold,

pentru pasta de ciment

n continuare se va determina variaia presiunii de pompare n desfurarea operaiei de cimentare. Pentru aceasta se va trasa graficul variaiei presiunii la agregate n funcie de volumul de fluid pompat n sond, .In acest scop s-au stabilit urmtoarele momente caracteristice ale operaiei: nceputul operaiei de cimentare, cnd ntreaga sond este plin cu fluid de foraj; terminarea pomprii n sond a pastei de ciment, cnd pasta se afl n coloane; pasta de ciment a ajuns la baza coloanei; pasta de ciment ncepe s se ridice n spaiul inelar, n regim turbulent de curgere; finalul operaiei de cimentare, cnd pasta de ciment s-a ridicat n spaiul inelar pe nlimea Hexpl.Presiunile de cimentare n momentele prezentate mai sus sunt calculate astfel:1) ncepe pomparea fluidului de separare

2) Sfritul pomprii fluidului de separare

3) Incepe pomparea pastei de ciment

4) Sfritul pomprii pastei de ciment

5) Inceputul pomprii fluidului de refulare

6) Pasta de ciment ajunge la iu

7) Sfritul operaiei de cimentare

Pentru urmrirea cimentrii se construiete graficul de variaie a presiunii la pompare n funcie de volumul de fluid pompat, p=f(V).

Variaia presiunii de cimentare n funciede volumul pompat pentru coloana de exploatare

Variaia presiunii din dreptul stratului fisurabil

Durata operaiei de cimentareDurata este dat de suma timpilor necesari pomprii n sond, tp, i de lansare a dopului de cimentare, td=15 min.

CAPITOLUL 7CONCLUZII

Obiectivul este proiectarea forajului unei sonde de exploatare pe structura Runcu Butenari, Oligocen Solzul II.Structura Runcu-Butenari este situat pe rama nordic a Depresiunii Precarpatice, n zona de contact a depozitelor oligocene din unitatea medio-marginal a fliului carpatic cu formaiunile mio-pliocene din Depresiunea Precarpatic, la sud de falia Cmpina, n lungul creia se presupune c pintenul de Homorciu de la nord, ncalec peste pintenul de Vleni.Programul de construcie propus cuprinde trei coloane i anume: coloana de ancoraj 13 3/8 in x 500; coloana intermediar 9 5/8 in x 2000 m; coloana de exploatare (lyner) 5 in x 2500 m.Fluidele de foraj folosite vor fi: pentru coloana de ancoraj - natural cu n=1200 kg/m3; - coloana intermediar dispersat cu cu n=1350 kg/m3; - coloana de exploatare tensioactiv cu n=1250 kg/m3.Coloanele s-au cimentat pe toata lungimea lor, iar cimentarea efectuat a fost normal.Instalaia cu care se va efectua foraj este F 200, cu energie electric.La optimizarea procesului de foraj s-au urmrit realizarea indicatorilor calitativi dorii i obinerea unor indicatori tehnico-economici maximi.

38